一种微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法技术

技术编号:20930539 阅读:26 留言:0更新日期:2019-04-20 12:58
本发明专利技术公开了一种微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法;它由以下重量份组分的原料制成:天然纤维10~89.8wt%,聚乳酸10~89.8wt%,环氧聚合型扩链剂0.1~10wt%,引发剂0.1~2wt%,马来酸酐0.1~10wt%,其他助剂0.1~2wt%。将制得的天然纤维增强聚乳酸复合材料90‑99.9份与发泡剂0.1‑10份混合均匀,并通过注塑机进行微孔注塑发泡成型。本发明专利技术不仅节约了原材料成本,还获得了泡孔细小,均匀致密,性能良好的微孔发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料,使用废弃后可在自然环境中完全降解,属于环境友好材料。

A Microfoamed Natural Fiber Reinforced Polylactic Acid Composite and Its Preparation Method

The invention discloses a micro-foamed natural fiber reinforced polylactic acid composite material and its preparation method, which is made of raw materials of the following weight components: natural fiber 10-89.8wt%, polylactic acid 10-89.8wt%, epoxy polymeric chain extender 0.1-10wt%, initiator 0.1-2wt%, maleic anhydride 0.1-10wt%, and other additives 0.1-2wt%. The natural fiber reinforced polylactic acid composites 90 99.9 phr and foaming agent 0.1 10 phr were mixed evenly, and the microporous injection molding was carried out by the injection moulding machine. The invention not only saves the cost of raw materials, but also obtains microporous foamed natural fiber reinforced polylactic acid composites with fine, uniform and compact cell and good performance, which can be completely degraded in natural environment after being used, and belongs to environment-friendly materials.

【技术实现步骤摘要】
一种微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料领域,具体涉及一种微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法。
技术介绍
由于日益加剧的石油资源危机,绿色复合材料的出现给企业、用户和自然环境带来了巨大好处和应用潜能。天然纤维增强聚乳酸基复合材料就是其中一类代替传统石油基塑料的绿色环保复合材料,因天然纤维和基材聚乳酸均源于可再生资源且可降解,在使用周期内不会对环境造成破坏,备受大家的关注和重视。发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料具有重量轻、材料用量少、隔热、缓冲、绝缘等优点,但由于聚乳酸熔体强度低,熔点一下几乎不流动,熔点以上粘度急剧下降从而导聚乳酸复合材料发泡时泡孔塌陷,破裂,从而极大的降低聚乳酸复合材料力学性能,限制其广泛应用。因此对于提高聚乳酸熔体强度,生产泡孔细密、均匀分布的微发泡聚乳酸复合材料非常迫切。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法。该材料在发泡过程中熔体强度足够支撑泡孔生长,解决现有技术发泡过程中,熔体强度低导致气体大量逃逸而造成的气泡塌陷破裂,解决了聚乳酸因发泡而引起力学性能降低等问题。该方法简单经济,原料丰富易得,易于工业化生产。为实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案:一种微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料,由以下重量份的组份组成:制备天然纤维增强聚乳酸复合材料:其总量满足100%;将制得的天然纤维增强聚乳酸复合材料90-99.9份与发泡剂0.1-10份混合均匀,并通过注塑机进行微孔注塑发泡成型。优选的,所述天然纤维为苎麻纤维、亚麻纤维、剑麻纤维、黄麻纤维、大麻纤维或竹纤维中一种或几种,所述天然纤维的长径比为10~100。优选的,所述聚乳酸为聚L乳酸、聚D乳酸或它们的共混物,重均分子量为1万~20万。优选的,所述环氧聚合型扩链剂环氧当量在270-1530,重均分子量在5500-40000,牌号是JoncrylADR4300,JoncrylADR4370,JoncrylADR4380,TN4300中的一种或多种。优选的,所述引发剂为过氧化物引发剂或偶氮类引发剂。优选的,所述过氧化物引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二(2,4-二氯苯甲酰)、过氧化二乙酰、过氧化二辛酰或过氧化二月桂酰等其中任一种,所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。优选的,所述其他助剂主要为抗氧剂,抗氧剂主要为受阻酚或硫酯类抗氧剂。优选的发泡剂是改性碳酸氢钠母粒,PE为载体树脂。本专利技术提出的天然纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法,具体步骤如下:(1)按配比称量各原料;(2)将聚乳酸粒子在60-200℃下恒温或逐步升温结晶1-20小时,得到结晶度大于60%的聚乳酸粒子。(3)天然纤维在30-120℃下真空干燥1-24小时,以除去水分。(4)在第一阶双螺杆挤出机中将得到结晶的聚乳酸粒子在环氧聚合型扩链剂和马来酸酐存在条件下进行反应挤出,得到改性的聚乳酸。其中,环氧聚合型扩链剂在第一阶双螺杆前半程加入,温度180-220℃,第一阶双螺杆挤出机中部加入引发剂和马来酸酐,温度为150-200℃,螺杆转速大于100rpm。(5)在第二阶双螺杆挤出机中将天然纤维通过侧向喂料的方式加入,产物经冷却、切粒、烘干,螺杆转速为10-250rpm,挤出温度150-200℃,得到天然纤维增强聚乳酸复合材料。(6)将天然纤维增强聚乳酸复合材料和碳酸氢钠发泡母粒按照比例放入混合机中混合,获得二者混合物。(7)将所述混合物加入到注塑机中,注塑成型得到微发泡注塑天然纤维增强聚乳酸复合材料,注塑机各段温度如下:一区175~190℃,二区190~210℃,三区210~230℃,四区210~230℃,五区220~230℃。步骤(4)和步骤(5)中所述的双螺杆挤出机为串联式双阶双螺杆挤出机。本专利技术的有益效果是:通过加入扩链剂和马来酸酐,使得聚乳酸在挤出过程中形成微交联结构,提高聚乳酸熔体强度,同时利用天然纤维的成核作用,易于获得均匀致密的微孔.扩链剂和天然纤维不仅提高熔体强度,同时还提高复合材料强度,有利于获得良好力学性能。本专利技术中,随着扩链剂和天然纤维的加入,泡孔直径逐渐减小,泡孔密度增加,刚性和韧性提高,耐热性也得到提高。本专利技术不仅节约了原材料成本,还获得了泡孔细小,均匀致密,力学性能较好的微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料。具体实施方式本专利技术可通过下面优选方案获得进一步的阐述,但这些实施例仅在于举例说明,不对本专利技术的范围做出界定。在实施例和对比例的复合材料配方中,所用聚乳酸为美国NatureWorks提供的聚乳酸是,商品牌号为3001D;所用的环氧聚合型扩链剂由BASF公司提供的JoncrylADR4370,天然纤维为黄麻纤维,长径比为20,引发剂为偶氮二异丁腈,其他助剂使用的是抗氧剂1010,发泡剂母粒由科莱恩公司(Clariant)化学有限公司提供。实施例1一种天然纤维增强聚乳酸复合材料,其特征在于由天然纤维、聚乳酸、环氧聚合型扩链剂、引发剂和马来酸酐组成,其组分的重量百分比如下:将聚乳酸粒子在60-200℃下恒温或逐步升温结晶1-20小时,得到结晶度大于60%的聚乳酸粒子。天然纤维在30-120℃下真空干燥1-24小时,以除去水分。在第一阶双螺杆挤出机中加入79.6kg结晶的聚乳酸粒子和100g的环氧聚合型扩链剂进行反应挤出,在螺杆中部加入100g的引发剂和100g的马来酸酐,得到改性的聚乳酸。螺杆转速150rpm,反应挤出温度设置如下:一区170℃,二区175℃,三区180℃,四区170℃。在第二阶双螺杆挤出机中将20kg天然纤维通过侧向喂料的方式加入,产物经冷却、切粒、烘干,螺杆转速为100rpm,挤出温度设置如下:一区145℃,二区155℃,三区170℃,四区170℃,得到天然纤维增强聚乳酸复合材料。将天然纤维增强聚乳酸复合材料和碳酸氢钠发泡母粒按照比例放入混合机中混合,获得二者混合物。将所述混合物加入到注塑机中,注塑成型得到微发泡注塑天然纤维增强聚乳酸复合材料,注塑机各段温度如下:一区175~190℃,二区190~210℃,三区210~230℃,四区210~230℃,五区220~230℃。卸压开模后的微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料物理性能见表1.实施例2一种天然纤维增强聚乳酸复合材料,其特征在于由天然纤维、聚乳酸、环氧聚合型扩链剂、引发剂和马来酸酐组成,其组分的重量百分比如下:将聚乳酸粒子在60-200℃下恒温或逐步升温结晶1-20小时,得到结晶度大于60%的聚乳酸粒子。天然纤维在30-120℃下真空干燥1-24小时,以除去水分。在第一阶双螺杆挤出机中加入69.6kg结晶的聚乳酸粒子和100g的环氧聚合型扩链剂进行反应挤出,在螺杆中部加入100g的引发剂和100g的马来酸酐,得到改性的聚乳酸。螺杆转速150rpm,反应挤出温度设置如下:一区170℃,二区175℃,三区180℃,四区170℃。在第二阶双螺杆挤出机中将30kg天然纤维通过侧向喂料的方式加入,产物经冷却、切粒、烘干,螺杆转速为100rpm,挤出温度设置如下:一区145℃,二区155℃,三区170℃,四区170℃,得到天然纤维增强聚乳酸复合材料。将天然纤维增强聚乳酸复合材料和碳酸氢钠发泡母粒按照比例放入混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料,其特征在于:由天然纤维、聚乳酸、环氧聚合型扩链剂、引发剂和马来酸酐组成,其组分的重量百分比如下:

【技术特征摘要】
1.一种微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料,其特征在于:由天然纤维、聚乳酸、环氧聚合型扩链剂、引发剂和马来酸酐组成,其组分的重量百分比如下:其总量满足100%;将制得的天然纤维增强聚乳酸复合材料90-99.9份与发泡剂0.1-10份混合均匀,并通过注塑机进行微孔注塑发泡成型。2.根据权利要求1所述的微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料,其特征在于:天然纤维为苎麻纤维、亚麻纤维、剑麻纤维、黄麻纤维、大麻纤维或竹纤维中一种,所述天然纤维的长径比为10~100。3.根据权利要求1所述的微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料,其特征在于:所述聚乳酸为聚L乳酸、聚D乳酸或它们的共混物,重均分子量为1万~20万。4.根据权利要求1所述的微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料,其特征在于:所述环氧聚合型扩链剂环氧当量在270-1530,重均分子量在5500-40000。5.根据权利要求1所述的微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料,其特征在于:所述引发剂为过氧化物引发剂或偶氮类引发剂。6.根据权利要求5所述的微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料,其特征在于:所述过氧化物引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二(2,4-二氯苯甲酰)、过氧化二乙酰、过氧化二辛酰或过氧化二月桂酰中任一种,所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。7.根据权利要求1所述的微发泡天然纤维增强聚乳酸复合材料,其特征在于:还包括0.1~2wt%的其他助剂;所述其他助剂主要为抗氧剂,抗氧剂主要为受阻酚或硫酯类抗氧剂。8.根据权利要求1所述的汽车内饰用微发泡...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵丽萍蔡青周文
申请(专利权)人:重庆普利特新材料有限公司上海普利特复合材料股份有限公司浙江普利特新材料有限公司上海普利特材料科技有限公司上海普利特化工新材料有限公司
类型:发明
国别省市:重庆,50

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